CN103992214B - 一种从废水中回收有机物的节能减排方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从废水中回收有机物的节能减排方法,将醚浓缩塔的压力大于醚脱水塔的压力,从醚浓缩塔顶采出的醚水共沸物,经热耦合换热后送入醚脱水塔,用醚浓缩塔塔顶蒸汽放出的热量来加热醚脱水塔塔釜的液相,利用两股物料的匹配换热,实现两塔的热耦合。醚浓缩塔的操作压力为绝对压力0.1~0.5MPa,醚脱水塔压力为绝对压力0.03~0.1MPa;保证醚浓缩塔的压力大于醚脱水塔的压力。本发明将醚脱水塔再沸器与醚浓缩塔冷凝器进行耦合,降低了低温热源消耗;醚浓缩塔塔顶采出醚水共沸物,大部分废水在塔釜被排出,降低了系统能耗。

Description

一种从废水中回收有机物的节能减排方法
技术领域
本发明属于精馏技术领域,涉及一种从废水中回收有机物的节能减排方法。特别是涉及一种利用热耦合技术,从丙烯双氧水氧化法(HPPO法)装置产生的废水中回收有机物的节能方法。
背景技术
环氧丙烷(PO)是重要的有机化工原料,在丙烯的衍生物中仅次于聚丙烯和丙烯腈,居第三位。PO化学性质极其活泼,应用极为广泛。以PO为原料生产聚醚多元醇进而生产聚氨酯是其最大用途;其次可用于生产聚氨酯弹性体及用途广泛的丙二醇、丙二醇醚等表面活性剂;还可用于生产油田破乳剂、农药乳化剂及润湿剂等。
环氧丙烷生产工艺主要有氯醇化法、共氧化法(也称间接氧化法)和直接氧化法(HPPO)。HPPO法是一种全新技术,它是由过氧化氢催化环氧化丙烯制环氧丙烷的新工艺。赢创工业集团(原德固萨,Degussa)与伍德(Uhde)公司、陶氏化学和巴斯夫(BASF)公司已经将HPPO法生产环氧丙烷进行了工业化。
中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院公开了有关HPPO技术多项专利,如CN201010511514,CN200710175281,CN200710099853,CN200710064980等,并且完成了1000吨/年中试装置建设。
丙烯环氧化反应中,主产物为环氧丙烷,副产物有少量的丙二醇甲醚(PGME)。PGME是环氧丙烷与甲醇反应生成的,由于环氧丙烷分子的不对称性,存在开环方向的不同,所以生产出的丙二醇单甲醚产品是两种异构体。
丙二醇单甲醚(PGME)广泛用作优良溶剂(DevantheryA.,BerodeM.,DrozPO.,ProPyleneglyeolmonomethyletheroccupationalexposure-3.Exposureofhumanvolunteers.Int.Arch.Occ.Env.Hea.,2002,75(4):203~208)。由于丙二醇单甲醚具有两个强溶解能力的基团,即亲油性的共价醚基和亲水性的醇羟基,即可以溶解憎水性化合物,又可以溶解水溶性化合物,所以PGME有“万能”溶剂之称,被广泛的应用于涂料、印染和农药等行业。
在上述使丙烯过氧化氢直接氧化法生成环氧丙烷(HPPO)技术推向工业化的过程中,根据具体工艺的不同,会产生含有2%~20%不等的丙二醇单甲醚重组分及其甲醇等轻组分的大量废水,如果直接排放,势必造成大的环境污染;如果送污水处理,又势必增大处理成本;如果能够从废水中经济的回收丙二醇单甲醚等有机物,即有利于环境友好又能够降低生产成本。
含醚废水中水含量大,处理能耗高,且丙二醇单甲醚和水会发生共沸,使用常规的精馏方法难以得到合格的丙二醇单甲醚产品。王昇等对丙烯环氧化反应产物的分离工艺进行了研究,提出了前脱水工艺和后脱水工艺,但未考虑醚-水共沸物流股分离能量集成技术,无法实现节能。(王昇,张述伟,李燕,郭洪臣,水、丙二醇和丙二醇单甲醚混合物分离工艺,石油化工,2002,31(12):973—977)。
中国专利201310327399.X公开了一种从丙烯环氧化反应废水中回收有机物的热耦合节能工艺,该工艺将脱轻塔的操作压力适当降低(减压塔),丙二醇单甲醚浓缩塔的操作压力适当提高(加压塔),用加压塔塔顶蒸汽放出的热量来加热减压塔塔釜的液相,利用该两股物料的匹配换热,从而实现两塔的热耦合。但该热耦合方式仅适合处理丙二醇单甲醚低含量的废水,尤其当废水中丙二醇单甲醚含量10%以上时,此时两分离塔的热量难于匹配达到耦合目的。
由于以上缘故,需要对丙烯双氧水氧化法装置产生的废水中分离丙二醇单甲醚工艺进行系统化设计,采用新的热耦合方式,实现节能。
发明内容
为了解决现有技术的问题,本发明拟通过热耦合技术,达到从HPPO废水中回收有机物的同时,降低整个回收装置的能耗;实现节能减排的目的。
本发明的技术方案如下:
一种从废水中回收有机物的节能减排方法,将醚浓缩塔的压力大于醚脱水塔的压力,从醚浓缩塔顶采出的醚水共沸物,经热耦合换热后送入醚脱水塔,用醚浓缩塔塔顶蒸汽放出的热量来加热醚脱水塔塔釜的液相,利用两股物料的匹配换热,实现两塔的热耦合。
所述的醚浓缩塔的操作压力为绝对压力0.1~0.5MPa,醚脱水塔压力为绝对压力0.03~0.1MPa;保证醚浓缩塔的压力大于醚脱水塔的压力。
所述的从丙烯环氧化反应废水中回收丙二醇甲醚的优选含量10%以上的废水。
本发明的从丙烯环氧化反应废水中回收有机物的热耦合节能减排装置,包括脱轻塔、醚浓缩塔、醚脱水塔和醚分离塔;脱轻塔塔顶回收轻组分;醚分离塔塔顶回收单甲醚,塔釜回收异单甲醚;醚浓缩塔顶与醚脱水塔再沸器相连,醚浓缩塔塔顶冷凝器与相连的再沸器为同一设备。
本发明的特点在于:醚浓缩塔和醚脱水塔的能耗较其它塔的能耗大,而这两个塔的能耗相差不大、此时,将醚浓缩塔的压力适当提高一些,将醚脱水塔的操作压力适当降低一些,使得醚浓缩塔的塔顶冷凝液的温度和醚脱水塔塔釜再沸气相的温度之差达到最小热温差以上,并且使得醚浓缩塔塔顶冷凝放出的热量和醚脱水塔塔釜再沸所需的热量尽量耦合匹配。这样,即可用醚浓缩塔塔顶蒸汽放出的热量来加热醚脱水塔塔釜的液相,利用该两股物料的匹配换热从而实现两塔的热耦合,充分利用塔顶蒸汽的热量,达到节能的目的。实现节能的目标。
本发明的优点在于:(1)将醚脱水塔再沸器与醚浓缩塔冷凝器进行耦合,降低了低温热源消耗;(2)醚浓缩塔塔顶采出醚水共沸物,大部分废水在塔釜被排出,降低了系统能耗。
附图说明
图1为从HPPO废水中回收有机物的差压热耦合节能工艺示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:C1脱轻塔、C2醚浓缩塔、C3醚脱水塔和C4醚分离塔;E1脱轻塔再沸器、E2脱轻塔冷凝器、E3醚浓缩再沸器、E4醚脱水塔再沸器、E5醚脱水塔冷凝器、E6醚分离塔冷凝器和E7醚分离塔再沸器。
附图中,各标号所代表的流股列表如下:1HPPO废水、2脱轻塔C1釜液、3脱轻塔C1塔顶蒸汽、4脱轻塔C1塔顶采出物甲醇等轻组分、5醚浓缩塔C2釜液采出工艺废水、6醚浓缩塔C2塔顶醚水共沸物蒸汽、7醚浓缩塔C2塔顶蒸汽6经换热后变成部分冷凝液或者饱和液体的醚水共沸物、8醚脱水塔C3塔釜采出丙二醇单甲醚及异构醚混合物、9醚脱水塔C3塔顶脱水剂-水的共沸物蒸汽、10醚脱水塔C3塔顶采出脱水剂-水的共沸物分相后的工艺废水,11醚分离塔C4塔釜采出异构单甲醚、12醚分离塔C4塔顶丙二醇单甲醚蒸汽及13醚分离塔C4塔顶采出丙二醇单甲醚。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细描述本发明。
本发明的工艺流程如图1所示,包括有脱轻塔C1、醚浓缩塔C2、醚脱水塔C3和醚分离塔C4。HPPO废水1进入脱轻塔C1,脱轻塔塔底设置有脱轻塔再沸器E1,塔顶蒸汽3经脱轻塔冷凝器E2冷凝采出轻组分4,C1塔釜釜液2进入醚浓缩塔C2;醚浓缩塔塔底设置有醚浓缩再沸器E3,醚浓缩塔C2塔顶的上升蒸汽6进入醚脱水塔再沸器E4的热端,经换热后的塔顶的物料变成部分冷凝液或者饱和液体7,进入醚脱水塔C3,一部分作为回流液回到醚浓缩塔C2,塔釜排出工艺废水5;醚水共沸物7经醚脱水塔C3共沸精馏后,塔顶蒸汽9经醚脱水塔冷凝器E5冷凝排出工艺废水10,塔釜丙二醇单甲醚混合物8进入醚分离塔C4;醚分离塔塔底设置有醚分离塔再沸器E,经醚分离塔C4,塔顶蒸汽12经醚分离塔冷凝器E6冷凝分馏出产品单甲醚13,塔釜排出产品异单甲醚11。
对本领域的熟练技术人员来说,应该了解到是在上面的装置和下列实施例中公开的技术代表本发明人所发明的技术,其在本发明的实施中很好地起作用,并因而可以认为这些技术构成了其实施的优选模式。但本领域的熟练技术人员应该理解,基于这些公开内容,在不偏离本发明范围的情况下,可以对这里所公开的具体实施方案进行许多改变,并且仍然可以得到相同或类似结果。需要特别说明的是,以下示例中数据是仔细模拟的结果,试验或全规模的研究并不能改变结论性的东西。
实施例1
如图1所示。以每小时3.2吨、含丙二醇甲醚15%HPPO废水为例,将醚浓缩塔C2的操作压力适当提高为绝压0.3MPa,醚脱水塔C3的操作压力为绝压0.03MPa,用醚浓缩塔塔顶蒸汽6放出的热量通过醚脱水塔再沸器E4来加热醚脱水塔塔釜的液相,利用该两股物料的匹配换热,从而实现两塔的热耦合。脱轻塔塔顶回收甲醇等轻组分;醚分离塔塔顶回收单甲醚,塔釜回收异单甲醚。此时两塔的再沸器的热负荷如表1所示。
实施例2
如图1所示。以每小时3.2吨、含丙二醇甲醚15%HPPO废水为例,将醚浓缩塔C2的操作压力适当提高为绝压0.5MPa,醚脱水塔C3的操作压力为绝压0.1MPa,用醚浓缩塔顶蒸汽6放出的热量通过醚脱水塔再沸器E4来加热醚脱水塔塔釜的液相,利用该两股物料的匹配换热,从而实现两塔的热耦合。脱轻塔塔顶回收甲醇等轻组分;醚分离塔塔顶回收单甲醚,塔釜回收异单甲醚。此时两塔的再沸器的热负荷如表1所示。
实施例3
如图1所示。以每小时3.2吨、含丙二醇甲醚15%废水为例,将醚浓缩塔C2的操作压力适当提高为绝压0.1MPa,醚脱水塔C3的操作压力为绝压0.06MPa,用醚浓缩塔塔顶蒸汽6放出的热量通过醚脱水塔再沸器E4来加热醚脱水塔塔釜的液相,利用该两股物料的匹配换热,从而实现两塔的热耦合。脱轻塔塔顶回收甲醇等轻组分;醚分离塔塔顶回收单甲醚,塔釜回收异单甲醚。此时两塔的再沸器的热负荷如表1所示。
比较例1
采用传统非热耦合工艺。以每小时3.2吨、含丙二醇甲醚15%HPPO废水为例,醚浓缩塔的操作压力为绝压0.1MPa,醚脱水塔的操作压力为绝压0.1MPa。此时的两塔中的再沸器的热负荷如表1所示。
表1各换热器(或再沸器)热负荷及节能

Claims (3)

1.一种从丙烯环氧化反应废水中回收有机物的热耦合节能方法,其特征是将醚浓缩塔的压力大于醚脱水塔的压力,从醚浓缩塔顶采出的醚水共沸物,经热耦合换热后送入醚脱水塔,用醚浓缩塔塔顶蒸汽放出的热量来加热醚脱水塔塔釜的液相,利用两股物料的匹配换热,实现两塔的热耦合。
2.如权利要求1所述的方法,其特征是所述的醚浓缩塔的操作压力为绝对压力0.1~0.5MPa,醚脱水塔压力为绝对压力0.06~0.1MPa;保证醚浓缩塔的压力大于醚脱水塔的压力。
3.如权利要求1所述的方法,其特征是所述的从丙烯环氧化反应废水中回收丙二醇甲醚的含量10%以上的废水。
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